书城科普读物世界大发现纪实系列丛书-地下深处的秘密(下)
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第9章 “先进”的兵器制作——冶金史上的奇迹

作为“旷世奇观”的秦兵马俑坑,既然是一座地下军阵,凡观光过秦俑坑的人,难免会首先产生这样一个问题,这个庞大的组合军阵的兵器哪里去了?秦俑兵器的种类和数量有多少种?就目前从秦俑坑发掘方内已出土的实用兵器来看,质地有青铜剑、金钩、青铜戈、青铜(铁)矛、青铜戟、青铜铍、青铜殳、青铜钺、青铜弩、青铜(铁)镞等十种,数量已达4万余件。据袁仲一先生的《秦始皇陵兵马俑研究》中统计,一号俑坑东端发掘方内出土有剑、铍、戈、矛、戟、金钩、弩机等兵器486件,成束的铜镞279束(每束约百支),零散铜镞10896件。二号俑坑试掘方内出土有矛、弩机、钺及残剑等青铜兵器15件,各类铜镞14624件。三号俑坑出土殳30件、矛1件、镞4只和镞形器1件。在秦俑坑发掘试掘方内仅出土铁矛1件、铁镞1件和铁铤铜镞2件。另外,在秦俑坑发掘试掘方内还出土大量的弓弩、箭箙、弓囊等遗迹。秦俑坑出土的各类兵器是秦代兵器的集大成。

这些兵器依其用途可分为短兵器、长兵器和远射兵器。短兵器有剑、金钩;长兵器有矛、戈、戟、钺、殳、铍等6种,除一件为铁矛外,其余均为铜兵器;远射兵器有弓弩遗迹及铜弩机、铜镞等遗物。从这些兵器出土的位置、数量和陶俑手势分析,军阵的前锋和阵表的陶俑多持弓弩,阵中出现弓弩与戈、矛、戟等兵器相杂,以便长以救短,短以护长。

秦俑坑出土兵器均系铸造成型,合金成分,经化学定量分析、电子探针、激光定量分析等方法检验,所含各种金属主要是:铜、锡、铅,其他还有铁、锰、镁、钴、锌、钛、铬、钼、钒等微量金属。青铜中因含锡的比例不同而硬度不同。纯铜的布氏硬度为35;若加5%~7%的锡,硬度就提高到50~65;若加7%~9%的锡,硬度就增高到65~70;若加9%~10%的锡,硬度就提高到70~100;含锡达17%~20%最为坚利。而秦俑坑出土的青铜剑含锡量高达18%~20%,经测定,其硬度为HRB106度,约相当于中碳钢调质后的硬度。

其他兵器也根据其用途的不同而配以不同的合金的比例,和商周时代相比,锡的含量高,这是秦人对《考工记》中的金之“六齐”合金配比的发展。

秦俑坑出土的兵器,使人们揭开了秦兵器工艺的“秘密”,并因此改写了世界冶金史的工艺篇。这些青铜兵器都是铸件,再经过锉磨、抛光等细加工,表现出了秦代工艺的新进步。如为增强青铜兵器防腐性,在青铜剑、镞的表面用铬酸盐处理器表,使其表面生成一层浅灰色保护层。从而使这些青铜兵器在地下埋藏2000多年,出土后仍然是光亮如初。在西方这是近代才出现的一种先进的工艺,叫“金属纯化技术”。它是利用含铬化合物(铬酸、铬酸盐或重铬酸盐)等强氧化剂,使金属表面形成一层具有很高抗腐蚀的保护膜。这种技术在德国最早发明于1937年,而美国直到1950年才发明出来,并先后列为专利。而我国远在2200多年前的秦始皇时代已创造出了类似的工艺,这不能不视为世界冶金史上的奇迹。秦俑坑出土铜兵器就靠这层只有10微米的保护膜在地下埋藏了2200多年,出土后不锈不蚀,依然锋利无比。又如铜铍的两面满布着不规则的云头状的花纹。这些花纹即非铸成,又不是刻画而成。因为花纹仅在器表,而表层上又不见刻画痕迹,却隐现于器表,和器表的金相组织融为一体。有人推测可能是利用硫化处理法,这可称之为我国冶金史上的又一大奇迹。再如铜剑本身,在放大镜下观察,两刃乃锷的磨纹垂直于中轴线,纹理平直没有交错,剑身光亮平整,组织严密,没有沙眼。经测试,其光洁度在6~8之间,好像采用了简单的机具加工,不像是手工锉磨。另外,对秦俑坑兵器实测结果,数百件弩机的牙、栓、悬刀和其他部件,完全可以互换,轮廊的误差不超过1毫米。铜镞按照应用需要,生产分为四种类型,形成了系列产品。同类型铜镞三个面的轮廓线误差不大于0.15毫米,镞头锋刃采用流线型三维空间曲线,放大20倍后与当代生产的手枪弹头轮廊线竟奇迹般地重合。可见秦代兵器生产型号、式样已规范化、系列化。这些都是冶金史上的奇迹,证明2000多年前我国冶金水平已居世界前列。

总之,上面三个方面的概述是很不全面的。秦俑坑为人们所提供的研究课题,是多学科、多层次的。目前的研究工作还仅仅是个开始,随着考古工作的进展和研究工作的深入,对秦俑坑考古发现的重要意义的认识也会更加深刻。